肿瘤血管生成拟态研究进展

　　作者：肖祥，张琍 作者单位：湖南省衡阳市南华大学附属第二医院消化科,湖南 衡阳 421001

　　【关键词】 肿瘤 血管 综述文献

　　实体瘤在体内直径达2 mm以上时，其必需形成自身的血管网络输送营养物质,否则不能继续生长，同时血管生成在肿瘤的侵袭、转移过程中也起了重要的作用。但在1999年，Maniotis等[1]在对眼葡萄膜色素瘤及转移性皮肤黑色素瘤的研究中发现了一种无内皮细胞参，肿瘤细胞沿管道壁排列，过碘酸酸希夫(periodic acidSchiff reagent， PAS)染色阳性的细胞外基质包绕的管道状结构，这种结构中可以见到红细胞，血管造影证实为血管样结构，他们认为，这种结构为实体恶性肿瘤获得血供的另外一条途径，并将其命名为血管生成拟态(vasculogenic mimicry)。血管生成拟态现象的报道还见于乳腺癌、前列腺癌等恶性肿瘤。血管生成拟态成为近年来肿瘤学研究热点，本文将近年来的研究进展综述如下。

　　1 血管生成拟态特征

　　1.1 血管生成拟态的鉴定

　　Maniotis等[1]在对眼葡萄膜色素瘤及转移性皮肤黑色素瘤的研究中发现，肿瘤的组织切片中发现了一种相互连接的、规律的袢环状网络结构，这些结构被PAS阳性的细胞外基质包绕，管道中可见红细胞，血管造影显示有血流通过，证实为血管样结构。后来经光镜、透射电镜及血管内皮细胞标志物(组织因子Ⅷ相关抗原、CD31、CD34、Ulex、Flk1)的免疫组化检测，均没有发现血管内皮细胞的存在[2,3]。目前认为[4] ，过碘酸希夫反应染色是确定VM的必须条件, 这是因为: ①利用血管标记物(荆豆凝集素、CD31和CK34)不能观察到已经证实了PAS阳性染色的VM 形态;②PAS阳性染色的管道显示血管直接相同;③荆豆凝集素标记的PAS阳性颜色管道可用来进行三维重建以显示管道的分支和环状形态。

　　1.2 血管生成拟态与血管生成结构的异同

　　①血管生成拟态管道基底膜上覆着的是条索状的肿瘤细胞，而正常的血管基膜上覆盖的是内皮细胞。②VM管道中有一层厚薄不一的PSA 阳性物质将肿瘤细胞与血流分开，而正常血管中血液直接与内皮细胞接触。③肿瘤内部血管存在着较正常大的内皮细胞窗孔，常有红细胞漏出，而VM很少看到有红细胞漏出。④肿瘤内部血管可以见到微血栓形成，而VM很少见微血栓形成。⑤在肿瘤的动物模型中，有VM 的很少见到中央性坏死，无VM 的常可见到中央性坏死。

　　2 肿瘤血管生成拟态形成的机制

　　2.1 肿瘤细胞方面的机制

　　2.1.1 肿瘤细胞基因型向胚胎样多能干细胞转化

　　Maniotis等[1]注意到高侵袭性人黑色素瘤细胞与低侵袭性的黑色素瘤细胞相比，细胞可收缩，其内流动性含水凝胶发生形态改变，他们认为，其细胞内发生了生物化学变化。用cDNA微阵列技术对高侵袭性与低侵袭性人黑色素瘤细胞5 000个基因进行分析，有210个基因存在表达差异，这些基因与多种内皮细胞和造血干细胞表型相关，表明高侵袭性的黑色瘤细胞的基因型发生了向多能胚胎样干细胞方向的转化。Hendrix等[5]认为，正是由于基因的表达差异使表型发生了转变，有类似胚胎细胞可塑强的特点，共同表达肿瘤细胞和内皮细胞基因的某些特性，并且能够模拟原始内皮细胞的生物特性形成PAS阳性的血管样管道。Seftor等[6]在对黑色素瘤细胞株MUM2动物建模中发现，MUM2细胞分化成2个克隆MUM2B和MUM2C，MUM2B是上皮样的，表达间质和上皮样表型，侵袭性高，能形成血管生成拟态;而MUM2C只表达间质样细胞表型，侵袭性低，不能形成血管生成拟态。比较两者发现，有210个基因表达不同，MUM2B分子标志与多能的胚胎样的基因型很相似。

　　2.1.2 分子信号机制

　　Hess[7] 等发现高度恶性的黑色素瘤细胞可能在VM形成的信号转导通路中存在一种局部黏附斑激酶(focalAhdesninaes，FAK)介导的信号转导通路。在此通路中信号分子通过整合素受体结合，激活FAK关键性的酪氨酸残基Tyr397和Ty576磷酸化，AFK的磷酸化通过MApK通路，特别是MEKI/2一Ekrl/2通路，激活尿激酶活性，增加黑色素瘤细胞形成VM的能力。而且使用FRNK阻断AFK信号转导途径后尿激酶活性显著下降，黑色素瘤细胞形成VM的能力降低，比较研究高侵袭性与低侵袭性黑素瘤细胞发现，蛋白酪氨酸激酶的表达在高侵袭性黑色素瘤中明显升高。这种酶与细胞黏附、迁移和侵袭等过程中信号传导蛋白的磷酸化密切相关。通过体外免疫荧光研究发现，蛋白酪氨酸激酶的活性在血管生成拟态局部活性明显增加，而且上皮细胞激酶(EphA2)作为酪氨酸蛋白激酶的一个受体特异地在高侵袭性的黑素瘤细胞中表达，用酪氨酸蛋白激酶抑制剂或封闭磷酸化酪氨酸蛋白激酶受体上皮激酶 ，敲除EphA2基因能明显抑制管状结构的产生[8]。Hendrix等[9]在对高侵袭性与低侵袭性的黑素瘤细胞的对比分析中发现，CD31在两者中均没有表达，TIE1在高侵袭性的黑素瘤细胞中表达水平较高而在低侵袭性的黑素瘤细胞中表达较低，VEcadherin只在高侵袭性的黑素瘤细胞中表达，下调VEcadherin的基因能抑制血管生成拟态的发生，提示VEcadherin可能为血管生成拟态的“开关”。 应用免疫组化研究表明，VE  cadherin是EphA2共同表达于细胞与细胞间的黏附点;免疫沉淀证实，这2种分子存在相互作用;反义寡核苷酸技术提示，血管内皮钙黏蛋白(VE  cadherin)可以调节EphA2在细胞膜的表达及磷酸化。Hess[10]等由些推测VE  cadherin可以调节EphA2在细胞膜上的分布及EphA2的结合，最终导致EphA2的磷酸化，同时EphA2的磷酸化也将导致VE  cadherin磷酸化，最终使细胞与细胞间黏附变得松散，促进肿瘤迁移、浸润及VM的形成。Shirakawa等[11]则发现，在人炎性乳癌的裸鼠移植瘤模型中(WIBC9)，炎性乳癌细胞表达Flt1和Tie2，却不表达CD31、内皮素B受体和血栓素受体。黑色素瘤细胞参与管道形成时NOTCH4 蛋白表达上调，这个受体家族参与了干细胞，尤其是血管生成干细胞和非终末细胞的分化，对侵袭性黑色素瘤患者瘤组织检测发现NOTCH4 表达上调， 阻断NOTCH4 信号通路的激活导致培养黑色素细胞的凋亡[12]。

　　2.2 微环境方面的机制

　　2.2.1 缺氧

　　Hendrix等[13]在缺氧环境使高侵袭性的黑素瘤细胞及其他能形成血管生成拟态的恶性细胞基因型发生了改变，成为胚胎样的多能干细胞，塑形性明显提高，表达某些决定细胞命运的分子，能向多个方向分化，选择性的表达某些血管内皮相关细胞基因，使其能够作为血管内皮样细胞参与VM，将侵袭性黑色素瘤细胞植入缺血的裸鼠后腿肌肉中，5 d后出现VM 生成，20 d后随着缺血区新生血管的生成，VM 逐渐减少至消失。表明肿瘤的微环境对VM 的生成有一定的影响。Yao[14]等在研究卵巢上皮癌VM形成时，发现西罗莫司可以通过抑制低氧诱导因子1(HIF1)mRNA表达阻断血管生成拟态形成。

　　2.2.2 凝血相关机制

　　Ruf等[15]的最新研究表明，侵袭性黑色素瘤上调组织因子，其抑制因子组织因子途径抑制因子1、组织因子途径抑制因子2是启动和调控凝血途径的关键因子，侵袭性黑色素瘤显示出内皮细胞样抗凝机制，弱侵袭性黑色素瘤在含有TFPI2复合物的三维基质中培养后能够转换为高度侵袭性的细胞并呈现内皮细胞表型。高侵袭性黑素瘤细胞组织因子(tissue factor， TF)、组织因子途径抑制因子1、组织因子途径抑制因子2、启动和调节凝血途径的关键基因表达水平均明显增高，通过多普勒血流测定及抗体抑制试验发现，TFPI2可能是血管生成拟态某种途径的调节物，而TFPI1则起抗凝作用，维持血管生成拟态的管道血流灌注。

　　2.3 细胞外基质相关机制

　　Sood等[16]通过侵袭性卵巢癌细胞血管生成拟态基质的免疫组化分析发现，基质金属蛋白酶在血管生成拟态网络周围大量分泌，加入金属蛋白酶抑制剂则抑制血管生成拟态的形成。Seftor等[17] 研究发现，高侵袭性黑色素瘤细胞过度表达层粘连蛋白(LN)及基质金属蛋白酶(MMP)，在瘤细胞的三维培养中，LN5γ2 、 MMP2 和MMP14 是VM形成不可缺少的因子。他们认为，瘤细胞MMP分泌增加的同时，细胞表面LN受体也增多，可黏附更多的LN，MMP通过某种途径被激活后将LN分裂成2γ和2γx 片段，沉积于细胞外，促进了VM 的形成。推断在VM形成过程中肿瘤细胞与细胞外基质之间存在相互促进关系。Hess等[18]进一步研究认为，磷酸肌醇三激酶(PI3K)调节MMP14(MT1MMP)的功能，MT1MMP在TIMP2(tissue inhibitor of MMP2)的联合作用下促使MMP2由无活性变为有活性，活性的MMP2分解层粘连蛋白5γ2链为γ2'链γ2x链，正是γ2'链γ2x链促进了血管生成拟态的形成。Hendrix等[19]在培养过转移性黑素瘤细胞的，含有层粘连蛋白5γ2链及层粘连蛋白5γ2链与某种MMP作用后形成的γ2'链γ2x链丰富的三维基质中，加入低侵袭性的黑素瘤细胞后，低侵袭性的黑色素瘤细胞也可以被诱导表达血管形成和基质重构的基因，形成血管生成拟态。他们的研究提示，细胞微环境中的γ2'链γ2x链对血管生成拟态的促进作用。Petty[20]等发现迁移诱导蛋白7 (migrationinducing protein 7 Mig7) 迁移诱导蛋白7表达将LN分裂成2γ和2γx 片段链，这些片段促进了血管生成拟态的形成。

　　3 展望

　　VM的机理研究为开发新的恶性肿瘤临床治疗提供了理论依据，VM现象解释了抗内皮细胞治疗肿瘤疗效不佳的原因。这可能与肿瘤除肿瘤血管生成途径以外，还可以通过血管生成拟态来获得血液供应有关。随着对肿瘤血管生成拟态的研究不断深入，必将更加完善肿瘤的抗血管生成治疗的研究。肿瘤VM机制的研究初步证实了肿瘤细胞能向胚胎样的多能干细胞方向转化，因此，对血管生成拟态的进一步研究必将极大地丰富胚胎学、干细胞理论及肿瘤基础理论。

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